Pile à combustible à méthanol direct

Les piles à combustible à méthanol direct ou DMFC sont une sous-catégorie de piles à combustible à membrane d'échange de protons dans lesquelles le combustible, le méthanol, n'est pas reconstitué mais est apporté directement à la pile à combustible.



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Les piles à combustible à méthanol direct ou DMFC (d'après l'acronyme de l'appellation anglaise direct-methanol fuel cell) sont une sous-catégorie de piles à combustible à membrane d'échange de protons dans lesquelles le combustible, le méthanol (CH3OH), n'est pas reconstitué mais est apporté directement à la pile à combustible.

Avantages

Le méthanol, en étant apporté directement à la pile à combustible, permet d'éviter un reconstituage catalytique compliqué, et permet aussi un stockage plus facile que l'hydrogène, ne nécessitant ni hautes pressions ni températures basses car liquide. La densité énergétique du méthanol (quantité d'énergie relâchée lors de l'utilisation d'un volume donné de méthanol) est bien plus importante que celle de l'hydrogène, même fortement comprimé.

Développements

Au niveau technologique actuel, les DMFC ont une puissance limitée, mais peuvent stocker de l'énergie dans de faibles volumes. Ceci veut dire qu'elles peuvent produire une faible quantité d'énergie sur une longue période. Ce fonctionnement rend les DMFC impropres pour les applications d'auto-locomotion, mais elles sont appropriées dans les téléphones ou ordinateurs portables.

Des difficultés restent à résoudre ;

Fonctionnement (réactions)

Les DMFC sont basées sur l'oxydation du méthanol sur une couche de catalyseur pour former du dioxyde de carbone. De l'eau est consommée à l'anode et est produite à la cathode. Les protons (ion H+) sont transportés au travers de la membrane échangeuse de protons vers la cathode où ils réagissent avec de l'oxygène pour produire de l'eau. Les électrons sont transportés via un circuit externe de l'anode vers la cathode, procurant ainsi de l'énergie aux équipements externes.

Les demi-réactions sont :

Ce qui donne globalement : 2CH3OH + 3 O2 → 2CO2 + 4 H2O.

Puisque l'eau est consommée à l'anode lors de la réaction, le méthanol pur ne peut pas être utilisé sans réserve d'eau via soit par transport passif comme la rétro-diffusion (osmose), ou un transport actif comme le pompage. Le besoin en eau limite la densité énergétique du combustible.

Histoire

A la fin des années 2004, la filiale de Mechanical Technology Inc., MTI MicroFuel Cells a produit sa première DMFC [1] pour un usage commercial. La technologie de la batterie compacte sans fil et rechargeable de MTI's Mobion™ consiste en une pile à combustible qui marche sous 100 % de méthanol. Cette solution a été commercialisé sur les marchés militaires, industriels et grand-public comme une solution à bas coût pour les batteries lithium-ion.

En 2005, le record de la plus petite pile commerciale disponible était détenu par Toshiba, avec pour dimension 22 x 56 x 4, 5 mm. Cet objet délivre 100 milliwatts sur 10 heures par millilitre de combustible, et tire avantage des nouvelles technologies donnant la possibilité l'usage de méthanol non dilué (99, 5%).

Voir aussi

Liens externes

Bibliographie

Notes et références

  1. Création par l'Institut Fraunhofer des techniques de surface et bioprocédés (IGB)
  2. Communiqué de presse Fraunhofer (2009/05/11), cité par le Bulletin ADIT Allemagne 59457


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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
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